Повышение равномерности нагрева путем компенсации разности температур в тепловых зонах электрических печей сопротивления
Определение величины дополнительной мощности, необходимой для компенсации разности температур в тепловых зонах печи. Изучение и характеристика полученных зависимостей добавленной мощности, которые могут быть аппроксимированы полиномами второй степени.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.07.2018 |
| Размер файла | 176,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НИУ «МЭИ»
Повышение равномерности нагрева путем компенсации разности температур в тепловых зонах электрических печей сопротивления
УДК 621.365.4
Горячих Елена Владимировна, аспирант кафедры АЭТУС НИУ «МЭИ» кафедра АЭТУС
E-mail: elena-goryachikh@mail.ru
111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14
Аннотации
Приводится описание функциональной схемы регулятора температуры ЭПС с компенсацией разности температур в тепловых зонах печи. Проводится определение величины дополнительной мощности, необходимой для компенсации разности температур в тепловых зонах печи.
Ключевые слова: электрическая печь сопротивления, регулятор температуры, тепловая зона.
The description of the functional diagram of the temperature controller EPS with compensation of a temperature difference in the heating zones of the furnace. The determination of the value of additional power required to compensate for the temperature difference in the heating zones of the furnace is provided.
Key words: electric resistance furnace, temperature controller, heating zone.
В различных отраслях промышленности получили распространение электрические печи сопротивления (ЭПС) периодического действия для термообработки керамических изделий. Технологический процесс термообработки керамических изделий требует обеспечения высокой равномерности нагрева в рабочей камере печи. При этом неравномерное распределение температуры вызывает необходимость снижения в целом скорости нагрева и охлаждения с тем, чтобы температурные кривые, различающиеся в отдельных частях печи, не приводили к повреждению (разрушению) изделий. Однако, увеличение времени технологического процесса приводит к снижению производительности и экономической эффективности установки.
Одним из способов повышения равномерности нагрева в ЭПС является разделение нагревательного блока на тепловые зоны.
Однако, при таком способе повышения равномерности нагрева даже при одинаковой уставке температуры в каждом регуляторе может наблюдаться существенная разность температур в различных тепловых зонах в процессе нагрева вследствие различия тепловых постоянных времени, и вводимых мощностей в каждую из тепловых зон.
Для снижения разности температур различных тепловых зон в процессе нагрева предлагается вводить автоматическую коррекцию мощности, поступающей в тепловую зону, в зависимости от разности температур.
Для компенсации разности температур в ЭПС c двумя тепловыми зонами в процессе нагрева разработана система управления, функциональная схема которой приведена на рис.1.
Промышленный регулятор температуры [1] для каждой из тепловых зон ЭПС выполняется в виде набора следующих функциональных элементов: задающего устройства ЗУ, служащего для ручного или автоматического ввода заданного значения регулируемой температуры; вычислительного устройства ВУ, выполняющего функции сравнения действительного и заданного значения температуры и вырабатывающего требуемый закон регулирования; исполнительного элемента ИЭ (регулятора мощности), изменяющего вводимую в печь мощность; датчика температуры печи ДТ.
Рис.1. Функциональная схема регулятора температуры ЭПС с компенсацией мощности в тепловых зонах
При возникновении разницы в температурах тепловых зон печи, на выходе элемента сравнения ЭС3 вырабатывается сигнал рассогласования, который, поступая на вычитающие входы сумматоров, приведет к снижению мощности, вводимой в нагреватель тепловой зоны, имеющей опережение по температуре и увеличению мощности вводимой в нагреватель, имеющий отставание по температуре. Таким образом, будет обеспечиваться выравнивание температур в зонах печи.
Для исключения колебаний температур около равновесного значения, в систему регулирования может быть введен элемент с зоной нечувствительности ЭЗН, который будет отключать корректирующие сигналы, поступающие на входы сумматоров при величине рассогласования температур меньшей допустимой [2].
Регулятор температуры с компенсацией разности температур в тепловых зонах в процессе нагрева можно представить в виде структурной схемы рис.2.
Рис.2. Структурная схема регулятора температуры ЭПС с компенсацией мощности в тепловых зонах
Для исследования системы управления ЭПС с компенсацией мощности в тепловых зонах в среде Matlab/ Simulink была разработана имитационная модель регулятора температуры двузонной печи, в которой осуществляется добавка мощности в нагреватель зоны, имеющий отстающую температурную кривую.
Целью исследований являлось определение величины дополнительной мощности, требуемой для компенсации разности температур в тепловых зонах ЭПС до допустимого значения в процессе нагрева.
На основе проведенных исследований на иммитационной модели была определена относительная величина дополнительной мощности, требуемая для компенсации разности температур тепловых зон в процессе нагрева до допустимой разности температур , где - дополнительная мощность, вводимая в тепловую зону, имеющую отставание по температуре в процессе нагрева; - мощность, вводимая в тепловую зону, имеющую отставание по температуре в процессе нагрева.
Величина требуемой дополнительной мощности определяется разностью температур между тепловыми зонами в процессе нагрева, температурой нагрева и заданной допустимой разностью температур между тепловыми зонами. температура печь тепловой
Полученные зависимости добавленной мощности могут быть аппроксимированы полиномами второй степени (табл.1).
Таблица 1.
|
Температура нагрева, оС |
Допустимая разница температур между тепловыми зонами, оС |
||||
|
5 |
15 |
30 |
50 |
||
|
700 |
|||||
|
800 |
|||||
|
900 |
|||||
|
1000 |
|||||
|
1100 |
|||||
|
1200 |
|||||
|
1300 |
|||||
|
1400 |
|||||
|
1500 |
|||||
|
1600 |
Список литературы
1. Электрооборудование и автоматика электротермических установок [Текст]: справочник: под ред. А.П. Альтгаузена и др. - М.: Энергия, 1978.
2. Пат. РФ на полезную модель № 147522. Устройство для управления электрической печью сопротивления // В.П. Рубцов, Е.В. Горячих, Ф.Е. Митяков. - №2014121338/08; Заявл. 28.05.2014; Опубл. 10.11.2014. Бюл.№31.-1с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет разности температур продуктов сгорания топлива в паровом котле и рабочего тела. Уменьшение потерь энергии в конденсаторе за счет уменьшения разности температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды путем снижения давления в конденсаторе.
контрольная работа [169,6 K], добавлен 03.03.2011Принцип действия тепловых конденсационных электрических станций. Описание назначения и технических характеристик тепловых турбин. Выбор типа и мощности турбогенераторов, структурной и электрической схем электростанции. Проектирование релейной защиты.
дипломная работа [432,8 K], добавлен 11.07.2015Исследование особенностей электрического нагрева, печей с теплогенерацией в газообразном рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов. Описания печей с теплогенерацией при ударе ускоренного потока электронов о поверхность нагреваемого тела.
реферат [18,8 K], добавлен 17.10.2011Теплофизические свойства теплоносителей. Предварительное определение водного эквивалента поверхности нагрева и размеров аппарата. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата. Определение средней разности температур и коэффициента теплопередачи.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 19.10.2015Разработка проекта электрических установок для кузнечно-прессового цеха с выбором схемы питающей и распределительной сети. Расчет мощности, электрических нагрузок и компенсации реактивной мощности. Определение параметров токов короткого замыкания.
курсовая работа [79,1 K], добавлен 12.03.2013Расчет электрических нагрузок цехов, определение центра электрических нагрузок. Выбор местоположения главной распределительной подстанции. Расчет мощности цехов с учетом потерь в трансформаторах и компенсации реактивной мощности на низкой стороне.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.11.2010Использование разности температур воды и построение схемы ОТЭС, работающей по замкнутому и открытому циклу. Применение перепада температур океан-атмосфера. Прямое преобразование тепловой энергии. Преобразователи и баланс возобновляемой энергии волн.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.10.2011Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии предприятия. Выбор магнитных пускателей и тепловых реле. Выбор шинопроводов и распределительных шкафов. Расчет компенсации реактивной мощности. Экономический эффект и срок окупаемости.
дипломная работа [253,8 K], добавлен 16.04.2012Математические модели оптимизационных задач электроснабжения. Обзор способов повышения коэффициента мощности и качества электроэнергии. Выбор оптимальных параметров установки продольно-поперечной компенсации. Принцип работы тиристорного компенсатора.
дипломная работа [986,2 K], добавлен 30.07.2015Анализ влияния компенсации реактивной мощности на параметры системы электроснабжения промышленного предприятия. Адаптивное нечеткое управление синхронного компенсатора с применением нейронной технологии. Моделирование измерительной части установки.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 02.06.2017Расчет трехфазных электрических нагрузок 0.4 кВ. Выбор числа и мощности цехового трансформатора с учётом компенсации реактивной мощности. Защита цеховых электрических сетей. Выбор кабелей и кабельных перемычек, силовых пунктов, токов короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 02.06.2015Определение осветительной нагрузки цехов, расчетных силовых нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности. Определение потерь мощности и электроэнергии. Выбор параметров схемы сети электроснабжения.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.06.2015Оценка стоимости конденсаторных установок и способы снижения потребления реактивной мощности. Преимущества применения единичной, групповой и централизованной компенсации. Расчет экономии электроэнергии и срока окупаемости конденсаторных установок.
реферат [69,8 K], добавлен 14.12.2012Разработка системы электроснабжения агропромышленного предприятия. Расчет электрических нагрузок, их центра. Определение числа и мощности трансформаторов. Проектирование распределительной сети предприятия. Проблемы компенсации реактивной мощности.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.01.2016Расчет среднесуточной тепловой мощности на горячее водоснабжение. Гидравлический расчет тепловых сетей. Расчет мощности тепловых потерь водяным теплопроводом. Построение температурного графика. Выбор основного и вспомогательного оборудования котельных.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 26.06.2019Определение геометрических параметров дуговой печи, полезной энергии для нагрева и расплавления металла и шлака, тепловых потерь через футеровку, в период межплавочного простоя. Энергетический баланс периода расплавления Расчет печного трансформатора.
курсовая работа [96,2 K], добавлен 14.05.2014Расчет электрических нагрузок систем электроснабжения. Нагрузка группы цехов. Обоснование числа, типа и мощности трансформаторных подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токопроводов, изоляторов и средств компенсации реактивной мощности.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 06.04.2014Определение электрических нагрузок фабрики. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности. Построение картограммы и определение условного центра электрических нагрузок. Расчет токов короткого замыкания и учет электроэнергии.
курсовая работа [666,7 K], добавлен 01.07.2012Анализ датчика мгновенных температур, его устройство, принцип работы и область применения. Расчет датчика, определение сопротивления его чувствительного элемента, приращение сопротивления. Метрологическое обеспечение прибора, расчет погрешностей.
курсовая работа [66,5 K], добавлен 06.08.2013Способы повышения энергоэффективности производства и распределения электрической энергии путем внедрения установок компенсации реактивной мощности. Совершенствование электрификации животноводческого комплекса с. Большепесчанское Омской области.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 23.06.2011
